ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процессы изотермического испарения и кристаллизации из "Теоретические основы процессов переработки металлургического сырья " Процесс изотермического испарения растворов системы, в которой компоненты не взаимодействуют между собой, изображен на рис. 5-9, а и б. [c.124] Исходный состав системы то. По мере испарения воды фигуративная точка состава раствора удаляется от полюса воды по лучу Ато и каждое новое состояние системы в соответствии с правилом соединительной прямой определяется точкой на продолжении луча Аша. [c.124] При достижении системой положения тз, состав раствора изображается фигуративной точкой /а, состав твердой фазы, лежавшей до сих пор в точке В, начнет перемещаться в сторону компонента D, так как точка /з лежит теперь на линии e E. Эта линия отвечает составам растворов, насыщенных солями В и D. Соответственно раствор U сосуществует с двумя твердыми фазами солями В vi D состав смеси — S4, новое состояние системы гпц. Точки li, Ша и S4 по правилу соединительной прямой лежат на прямой Usa. Количество раствора U пропорционально длине отрезка гп За, а количество твердых солей S4 (B- -D) в смеси может быть определено по длине отрезка s D —ему пропорционально количество соли В — и по длине s B — ему пропорционально количество соли D. Все соотношения вычисляются в соответствии с правилом рычага. Число степеней свободы на участке гпзГПе равно п=5—4=1. [c.125] При других начальных положениях системы первыми твердыми фазами будут соли С я D, ход изменения состояния системы и составов фаз аналогичны рассмотренным. Состав системы и фаз могут выражаться как в мольных долях, так и в единицах массы. [c.125] В качестве примера можно рассмотреть случай, когда ведут изотермическое испарение системы, в которой образуется двойная соль BD. Вид изотермы растворимости показан на рис. 5-11, а, клинографическая проекция изотермы представлена на рис. 5-11, в. [c.126] При достижении упаренным раствором состава Ei твердая фаза до выпадения первого кристалла третьей соли будет определяться точкой Se. После начала кристаллизации соли С и до полного высыхания системы состав раствора будет неизменным (El), а количественное соотношение между солями D, (BD) и С в твердой фазе будет меняться по линии ЗеШк, число степеней свободы п — 5—5 = 0. В конце испарения состав твердой фазы 5к = /Пк. Количества солей в фазах и их соотношение могут быть вычислены по правилу рычага. [c.127] Из рис. 5-11,6 описанного ранее, следует, что испарение всех растворов, фигуративные точки которых лежат в треугольнике D— BD)—С, закончится при достижении состава эвтони-ческого раствора (фигуративная точка Ei). Испарение же растворов, фигуративные точки которых лежат в треугольнике В—С—фВ), закончат испарение при достижении состава раствора Ei. [c.127] Другие примеры испарения могут быть рассмотрены по диаграмме систем или их проекциям с использованием высказанных ранее соображений. [c.127] При достижении концентрации компонентов такой величины, при которой начинается кристаллизация безводной соли В (поле ее кристаллизации eiEP p i), точки состава раствора будут находиться на линии пересечения полей кристаллизации соли В и кристаллогидрата p lP. Однако в этом случае не происходит заметного изменения состава раствора, так как при плавлении 1 моль кристаллогидрата освобождается п молей воды, которые превращают раствор в ненасыщенный по мере упаривания такого раствора в твердую фазу выпадает безводная соль В. По окончании плавления система получает степень свободы, и изменение состава раствора начнет изображаться лучо м /3/4. [c.128] Далее происходит кристаллизация солей В и С изменение состава раствора будет изображаться перемещением фигуративной точки по линии UE. При составе эвтонического раствора в точке Е система полностью высохнет. Ее состав будет изображаться фигуративной точкой гПк, определяющей соотношение сухих солей в смеси. [c.128] Представляет интерес процесс упаривания растворов, фигуративная точка которых лежит в поле кристаллизации соли D, а соотношение солей В и С в растворах больше, чем в растворах, изображаемых фигуративными точками на линии DP (см. рис. 5-10,6). При достижении раствором ро состава, изображаемого фигуративной точкой рз, вместе с солью D в твердую фазу начинает выделяться кристаллогидрат Н. Построив векторы кристаллизации в точке рз, определим, что изменение состава раствора будет происходить по линии взР в сторону Р. Достигнув состава Р, раствор станет насыщенным тремя солями соль D, кристаллогидрат соли В—Н и безводная соль В. [c.128] Число степеней свободы /г = 5—5 = 0. Однако при составе раствора Р полного высыхания системы не произойдет. Система приобретет степень свободы после того, как расплавится весь кристаллогидрат, а освободившаяся вода испарится при выбранной температуре. При этом состав раствора изменится по линии Р Е, а состав твердой фазы по линии DB будет идти совместная кристаллизация безводных солей D и В. По достижении точки Е состав раствора не будет изменяться, а соотношение IeISe изменится. Этот процесс будет изображаться пере-меш,ением фигуративной точки S из Sb в рк и в конце испарения отношение IjS станет равным нулю. [c.129] Если в системе при взаимодействии компонентов образуется кристаллогидрат двойной соли Hs (рис. 5-12, а—в) ход процесса изотермического испарения и его изображение на диаграмме будут зависеть от свойств образующейся соли. Если соль Hs является конгруэнтным соединением (рис. 5-12,а—в), ход процесса изобразится следующим образом. Пусть фигуративная точка начального состояния системы то (рис. 5-12,6) лежит в объеме AeAEzEie (Нр), ее проекция будет находиться в поле кристаллизации двойной соли. В том случае, если проекция фигуративной точки системы лежит в поле кристаллизации гидрата двойной соли, точнее его части и SiEzHp, второй солью, которая начнет кристаллизоваться после Н при изотермическом испарении, будет соль В. При достижении раствором состава, изображенного фигуративной точкой Е, в твердой фазе появится третья соль С установится нонвариантное состояние и система полностью потеряет воду (за исключением содержащейся в составе кристаллогидрата двойной соли) при неизменном составе раствора Е. [c.129] Состав твердой фазы, сосуществующей с эвтоническим раствором Ей изображается плоскостью Hs)B (рис, 5-12,6). Система, начальный состав которой изображается фигуративной точкой, проектируется в часть поля (HpEiK) при ее изотермическом испарении, первой солью будет кристаллизоваться соль Hs затем вместе с солью Hs в твердую фазу будет выпадать соль С. В соответствии с векторами кристаллизации общее направление изменения состава раствора будет от точки К к эвтонической точке Ей При достижении раствором состава, изображаемого фигуративной точкой Ег, процесс изотермического испарения будет развиваться, как указано выше. [c.129] Если фигуративная точка начального состояния системы ро находится в плоскости HsA (рис. 5-12,6), изотермическое испарение будет протекать по иному. Вначале, после достижения раствором состава, изображаемого точкой Pi, начнет кристаллизоваться соль Hs, затем, когда состав раствора достигнет точки К, в твердую фазу будет выпадать соль С. Несмотря на то, что формально система должна иметь одну степень свободы (п — 5—4=1), система полностью, (за исключением воды кристаллогидрата) высохнет. [c.129] При составе раствора, изображаемого точкой К, направление изменения состава раствора будет характеризоваться о ратными по знаку векторами кристаллизации s и Hs (рис. 5-12, в). Вследствие этого при неизменном составе раствора /С и неизменяющегося состава твердой фазы (Яз+С) система при испарении полностью высохнет. [c.130] Вернуться к основной статье